理论还原模式研究述评，本文主要内容关键词为：述评论文,理论论文,模式论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
众所周知，内格尔(Ernest Nagel)提出的理论还原模式在当今科学哲学对“还原”这样的一种科学领域、科学理论之间关系的讨论当中具有极重要(甚至可以说核心)的意义。当然，这一模式也面临着最多、最严厉的批评。对内格尔模式(下文简称NM)的批评呈现非常复杂的形态：有些批评针对的是NM背后的哲学观念；有些批评则更主要地考虑到NM对实际的科学理论还原案例的适用性问题；有些批评试图论证NM的错误；而有些批评甚至试图直接抛弃NM而另起炉灶。本文将重点介绍一种另起炉灶的还原模式。该模式是基于新型的关于科学理论结构的哲学观念——结构主义(structuralism)而构造的，笔者将这一新的还原模式简称为SM。笔者认为，相对于NM而言，SM确实更好地把握到理论还原问题的核心其实是联接性(connectability)条件，并且对该条件给出了一个更加准确的刻画。可是，由于结构主义观念自身的缺陷，SM无法正确地处理同样被NM刻画为还原关系的理论“近似”关系。这一点提示了一种新型的理论结构或模型观，而且这种观点也会对刻画理论还原问题(特别是联接性条件)产生新的影响。
一、内格尔模式
从原则上来说，NM认为，理论还原的目的其实是为了给某个特定领域的理论提供解释，即采用(NM意义上的)更基本、适用范围更广泛、普遍的理论来理解和解释不那么基本和适用范围更小的理论。[1]于是，自然，从科学解释的角度来看，被还原的理论T1是被解释项，而用于还原的理论T2就是解释项。为了实现这一目的，内格尔提出了构成NM的两大必要的形式条件[2]：(1)在实际的还原案例中，T2还经常需要首先借助一个辅助性假说A推导出T2*，然后再由T2*推导出T1*。例如，理想气体状态方程可以被还原为气体分子运动论，而如果要从气体分子运动论推导出理想气体状态方程就需要引入气体分子具有各向同性、各个方向上的平均速度相等这一辅助假说。[3]导出性(derivability)条件，被还原的理论T1应该由还原项T2逻辑推衍地导出；(2)联接性条件，除非同质(homogeneous)还原，即T1中包含的词项都是T2的子集，在异质(heterogeneous)还原的情况下，由T2导出T1时，应借助桥接律(bridge law)或“协同定义”(coordinating definition)说明T1中的“异质”词项“等价”于(或可以“翻译”为)T2中的某个词项，以保证推理的有效性。于是，桥接律在形式上一般都是一个等式。显然，从上述两大条件来看，在NM中导出性条件占据着更加重要的地位，凡是理论还原(当然也包括理论之间的相互解释)关系，从本质上来说都是一种逻辑推衍关系。而联接性条件其实是在异质还原情形下保证两个理论陈述之间能够成功实现逻辑推衍的一种辅助。
内格尔提出的这一原始版本的NM在用于分析实际的科学理论还原案例时会遇到一个问题，而且无论是同质还原，还是异质还原都会碰到这一问题——在有些案例之中，被普遍认为是成功地被还原为T2的理论T1事实上并不是根据NM而由T2直接导出的理论，NM直接导出的理论其实经常是T1的“近似”(approximation)T1*。为了消除这一问题，沙夫纳(Schaffner)以及内格尔本人都对NM做出了类似的局部修改。[4]沙夫纳认为除了原始NM提到的两大条件之外，完整的还原过程还需要一项关键步骤，即当T2导出T1*之后，还需要根据强类比(strong analogy)方法由T1*获得T1。当然，这样会引发一些新的困难。包括强类比的困难在内，理论之间的近似和理论还原之间的关系其实是一个重要，而且未必如很多人想象的那么简单的问题。但无论如何，沙夫纳对原始版本NM的修改应当是有效的，而且这一改进并未破坏NM的实质，尤其是作为NM核心的两大形式条件。因此，如果没有特意声明，笔者此后所讨论的NM就是经过沙夫纳和内格尔本人改良的改进型。
正如本文开头所阐述的那样，对NM的批评呈现多种形式。这些批评既包含对NM的两条形式条件，以及其他技术性细节的质疑，也包括那些直接认为NM的基本观念不正确，或者两大形式条件从根本上就站不住脚，或者NM至少并不适用于科学中所有的典型还原案例。迪扎吉-巴马尼(Dizadji-Bahmani)、弗里格(Frigg)与哈特曼(Hartmann)合作的《谁怕内格尔还原论》(“Who's Afraid of Nagelian Reduction?”)(此文简称为BFH论文)对NM的各种技术性批评进行了概述，而其中绝大多数针对的都是桥接律，特别是它所阐述的T1词项与T2词项的“等价”特征。对桥接律的质疑首先是追问桥接律这样的一种“等价”陈述到底阐述了什么内容：它既可能表明桥接律联接的两个词项在实质上意义(包括含义和指称)确实相同，也可能只是一个分析命题，甚至只是语言形式上的约定。[5]即使它有实质性的内容(从而不是分析命题和约定)，它也既可能是一个偶然成立的事实，也可以是一个具有必然性的定律。其次，如果桥接律确实在阐述词项间的意义等价关系，也有很多质疑在怀疑来自不同理论的词项之间是否可能有这种意义等价关系，以及桥接律的多重可实现性(multiple realizability)可能造成意义等价关系的多变，甚至不确定性。[6]最后，如果桥接律是一个意义等价陈述，桥接律同时涉及到两个不同理论的内容，于是对它的检验也同时涉及到这两个理论，不可能有独立的针对桥接律陈述的检验，这种整体论的可能性在认识论上也会造成困惑。[7]
除了上述批评之外，BFH论文还总结了其他一些对NM的批评方式。例如，有的批评认为，既然NM在进行理论还原逻辑推衍时经常需要引入辅助性假说，T2需要增加辅助性假说才能够推导出T1，那么在何种意义上T1确实被还原为T2(而不是辅助性假说)？与之相关的问题是什么样的“辅助性假说”才符合还原论的要求？如果还原模式对辅助性假说的刻画和限制太过宽泛，那么很可能造成T2对T1的还原具有任意性。[8]还有的批评认为，NM其实是基于关于科学理论的句法观(the syntactic view of theories)而构造的。而句法观在20世纪60年代后受到大量批判，其自身也确实有难以克服的困难，以致于以结构主义为代表的关于科学理论的语义观(the semantic view of theories)在刻画科学理论问题时逐渐成为主流观念。那么基于句法观的NM同样也应该被基于语义观的新型还原模式取代。
上述几类质疑之间其实有极深层次的关联，尤其是对NM是基于句法观的还原模式这一点的批评可以统摄其他几种批评。正是由于这一点，NM才会将刻画理论还原的焦点集中在理论陈述之间的关系，特别是逻辑推衍关系之上。这就使导出性条件成为NM的核心原则。为了保证理论还原时的导出关系，NM不得不进一步引入联接性条件，以克服T1与T2理论之间的词项差异问题。而这又进一步引入了T1与T2的词项之间的“等价”关系，并引发了更多的质疑。还有关于辅助性假说的批评，也同样来自于理论陈述间的导出关系——它事实上表明基于句法观和一阶逻辑的NM无法在还原推理的前件中甄别出作为还原项的T2和还原时引入的辅助性假说。因此，从根源上来说，NM的主要困难很可能都来自于句法观的影响。
二、结构主义的替代方案
既然在上一节所列举出来的几类质疑在深层次上都可以追溯到句法观这一哲学背景，那么我们就可以尝试从这一角度提出一种能够完全替代NM的理论还原方案。结构主义理论还原替代方案(SM)就是这样一种方案。一个典型的SM如下：[9]
任一理论的结构都由以下三部分构成：潜在模型(potential model)族
，实际模型亚族M，以及指向目标的应用性集合I。主要是指理论中可能刻画的对象、关于对象状态的变量，及其可能的值域。M则除了中包含的所有对象、变量之外，还需要刻画其中各个变量之间的数值关系(定律)，因此M可以被看作理论自身。而I则是由上述模型构成的理论在某项实际应用中的应用领域或范围，即理论的经验内容。[10]那么，给定
，T1被还原为T2，则：
SM对NM的最显著的改进就是将理论刻画为模型族与集合结构，然后将还原关系刻画为模型族及其子、交集等之间的映射。这也就相当于消除了导出性条件在理论还原问题中的核心地位——逻辑推衍关系不是理论还原关系的本质。取而代之的是，SM认为还原问题的核心其实是代表联接性条件的映射关系ρ，及其变型构成的映射族。这将导致一系列新的结果。其一，既然SM认为还原关系不是逻辑导出关系，这就自然消除了涉及辅助性假说的问题。当然，映射ρ之所以能行之有效，也需要一定的辅助性条件，但这些条件在SM中并不需要成为推理的前提，而可以成为模型中表达的一个对相关变量的约束。这也表明我们应该以一种整体的视角来考察作为被还原项与还原项的理论模型，而不是像NM那样将理论和辅助性假说区分开。其二，在SM看来，既然逻辑推衍关系不是以T2来还原T1的关键，那么T2对T1也不具有NM意义上的解释关系。或者说，如果SM仍旧接受NM的基本哲学观念，即一个理论对另一个理论进行还原时就相当于对它进行解释的话，那么它就需要对什么是理论对另外一个理论的解释给出一种新的刻画。
SM对NM的第二个显著的改进是重新考察了联接性条件，并对桥接律给出了一种新型的刻画。这种新型的桥接律来自于ρ映射族，特别是SM的条件(4)中的
，它最终使得T2中M*的一个子集映射到了T1中的M的一个子集。M*刻画的是T2中的对象、变量，及其数值关系/关联定律，M也同理。于是，ρ映射族就使T2中的一个“对象-变量-规律”的三元结构映射到T1中的一个同类型的结构上。这一结果恰好既符合联接性条件的要求，也消除了NM中的很多问题。
其一，NM刻画的桥接律可以很简单地“还原”为ρ映射族，这是因为NM中的桥接律其实也是一个用于赋值的函数式，例如理想气体的状态量温度T应该被解释为与气体分子平均动能相关的函数(实际为
，n为气体分子密度，k为玻尔兹曼常数)。当然，在NM中桥接律被呈现为变量之间的函数关系，而SM中的ρ映射族并不限定于只发生在变量与变量之间，也可以是结构与结构之间。与此同时，ρ映射族也可以简便地用于重构原先被NM刻画为同质还原的理论之间的关系。这种关系显然应该被SM转化为两个理论模型族之间的包含关系——原本在NM的同质还原中适用范围更小的理论，它的M和I都是适应范围更大之理论的子集。将这一关系刻画为ρ映射族，其实质就是一个同构映射——T2模型的一个子集与T1的模型同构。从这种角度来看，甚至可以认为SM没有独立的同质还原问题，所谓同质还原只不过是一种特殊的ρ映射族而已。于是，以ρ映射族来刻画桥接律既在实质上仍然与NM有相通之处(甚至从SM的角度来看，NM其实是将桥接律误解为“等价”关系了)，也可以涵盖NM适用的所有领域(包括同质还原)，其适用范围要比NM的刻画方式更广。这一结果也表明SM确实可以顺利地成为替代NM的理论还原模式。
其二，由于ρ映射族只是一种映射关系，不是NM所刻画的那样必须是一种“等价”关系；而且除非结构形式完全同构，否则两种理论模型/结构之间也不可能完全“等价”。这就将桥接律从NM式的词项“等价”关系转化为一种函数式的协变关系，即T2的理论模型/结构是自变量，T1的理论模型/结构则是因变量，ρ映射族反映了它们之间的协变关系。这种协变关系可以形式地表达为T1=ρ(T2)，等号只代表函数赋值，不表明或承诺语义或本体论等等方面的等价或同一。于是它当然可以不考虑桥接律两端词项的意义变化问题；而且由于ρ映射族可以是多对一的映射，它当然也就具有多重可实现性，并且不会附带NM中可能产生的词项意义不确定问题。还有，既然SM的桥接律给出的是协变关系T1=ρ(T2)，这是一个包含T1、T2与ρ映射族三者构成整体的命题，那么对这一命题真值的检验自然也需要对这一整体进行检验。这再次表明SM确实具有一种整体论特征，这种整体论特征当然会对关于桥接律的认识论产生影响。
总之，在SM看来，理论还原问题的核心应该是联接性条件，而NM则错误地将其视为导出性条件。而且SM对联接性条件的刻画也在以下两个方面优于NM的刻画：(1)SM的联接性条件可以“覆盖”NM的联接性条件与导出性条件，使NM认可的还原情形都是SM情形的子集；(2)仅从表达形式来看，SM的联接性条件就已经可以消除很多对NM的质疑——在SM看来，这些质疑其实都来源于NM对桥接律，乃至科学理论本性的误解。
三、从“近似”困难看SM的缺陷与还原协变关系的实质
如前所述，在SM看来，理论T1还原为T2就是给出一个ρ映射族，根据这一映射族使T1和T2之间的桥接律形成一种函数式的协变关系T1=ρ(T2)。当然，它不是一个分析命题或语言约定，但既然结构主义认为理论本质上是一种数学结构/模型，那它首先还是一种数学形式或结构的关系。可是仅仅作为形式或结构关系的T1=ρ(T2)是否已经足以充分准确地刻画了理论还原问题，或者说这种理论桥接关系是否还应表达更“实质”的内容？特别是在前述对NM的质疑中已经提到，NM的桥接律可能表达了一个偶然成立的事实，或具有必然性的定律。尽管NM对桥接律的刻画是错误的，可是如果不考虑结构主义自身的立场，中立地来看表达式T1=ρ(T2)仍然可能表达了偶然成立的事实，或具有必然性的定律。然而，仅凭上述的SM对还原问题的刻画还不足以回应这个问题。
在理论还原中经常出现的“近似”问题进一步提示了SM的结构主义背景的缺陷。之前提到，NM经常需要使用强类比方法先导出T1*之后，再类比得到与之近似的T1，BFH论文针对这一点指出，这种强类比方法太过模糊和宽泛，使得还原模式的任意性太强，我们也就不能确认T1和T2之间到底有没有还原关系。这一问题在SM中仍然尚未解决。从SM的角度来看，从T2到T1*的
映射族一般都可以构造成清楚的变量间数值关系，而添加了T1*与T1的近似之后才会形成从T2到T1的新映射族ρ。那么，与NM一样，SM仍然需要对近似关系如何进入ρ映射族给出更确切的刻画，以避免ρ映射族太过模糊和宽泛并从而使得适用于SM的“还原”案例范围太宽、任意性太强。
那么，在何种意义上两个理论之间具有恰当的、确切可刻画的近似关系？以下两方面的论述展现了这一问题的复杂程度。一方面，克拉杰维斯基(Krajewski)的疑问。考虑以下四个例子中的前一个理论都被后一个理论还原(按照NM就是可以由两个例子中的后者推导出前者，而且显然它们都是同质还原，当然它们也符合SM)的案例：(1)适用于重力加速度恒定不变，而且忽略空气阻力的伽利略自由落体定律被还原为重力加速度随高度变化的万有引力定律；(2)适用于只有一个行星围绕太阳旋转的双体模型的开普勒行星运动定律被还原为万有引力定律；(3)适用于气体分子间只有弹性碰撞的理想气体状态方程被还原为气体分子间具有除了弹性碰撞之外的相互作用的范德华尔斯定律；(4)适用于纯电阻电路的欧姆定律被还原为带电感电容电路的阻抗方程。而且这四个还原过程其实都使用了数学上的近似方法。但是，克拉杰维斯基认为在这四种情况中只有前两者的T2和T1之间同时具有解释的关系，而在后两个例子中尽管理想气体状态方程和欧姆定律确实被还原为范德华尔斯定律和阻抗方程，但却不能被这两个还原项所解释。[11]上述阐述尽管是从NM角度进行的，但是在SM中这一问题仍然存在。这是因为NM的同质还原在SM中都会转化为T1是T2的子集或子结构。因此，这四个还原案例在SM中也共享相同的还原形式，然而它却不能甄别出前两个例子同时也在进行理论解释，而后两个没有进行解释这样一种“实质性”区别。
另一方面，尼可洛斯(T.Nickles)认为科学中除了符合NM的还原案例(NM也可以被称为“哲学家的还原”)之外，还有另外一种典型的还原模式(这种模式可以被称为“数学或物理学家的还原”)。这种还原模式通常都发生在新理论取代旧理论的情形之下，它要求新理论应该在某种极限条件下与旧理论吻合，即
。[12]这时，在物理学家看来应该是T2被“还原”为T1。例如相对论会导致钟慢、尺缩等效应，但当物体运动速度趋近于零(即处于低速状态)的时候，这些相对论效应就会变得极不明显，最终与牛顿力学的结果趋同。因此相对论被“还原”为牛顿力学。这种模式也被BFH论文称为历时性的还原模式，而原有的NM则被称为共时性还原模式。与克拉杰维斯基的疑问类似的是，在SM的角度来看，尼可洛斯的问题同样没有消除——因为这两种“还原”既然都符合NM的同质还原关系，在SM中也应转化为相同的子集关系；然而这两种“还原”应该有实质上的区分，但SM却无法甄别出这种区分。
由此可见，SM仍然存在着对理论还原的刻画太过宽泛粗糙的问题。这一问题的根源就在于科学理论的本性不应该是结构主义所给出的那种纯粹的数学结构，当然也不是句法观的陈述系统，否则就无法区分克拉杰维斯基以及尼可洛斯各自给出的两类案例——尽管它们共享类同的“近似”数学形式。这一结论的提示是理论的数学形式/结构之间近似还不足以完全说明它们实质上的关系。因此，除了理论的数学结构与逻辑形式之外，理论还应该具有一种“深层结构”Γ——它决定了两个使用近似方法进行“还原”的理论之间是否具有解释性关系，或者这种“还原”是否属于尼可洛斯的那种“数学物理学家的还原”。更进一步地说，只有精确刻画这种“深层结构”Γ，才能够精确刻画在还原过程中使用的强类比方法，以及使用这种方法后形成的ρ映射族到底是什么。这一结论对理论还原问题的影响就是还原协变关系T1=ρ(T2)，其实不仅像SM所阐述的那样是T1与T2的数学形式结构之间的协变关系，而且是应该表达了它们的深层结构Γ和Γ2的协变关系，即Γ1=ρ(Γ2)。
综上所述，尽管SM可以把握到理论还原问题的部分要点，同时消除传统NM面临的很多困难，但它仍然不能完整而确切地刻画真正的理论还原关系。一方面，一个恰当的理论还原模式就是根据联接性条件给出一个还原协变关系Γ1=ρ(Γ2)，即理论T1被还原为T2就是T1的“深层结构”Γ1以ρ映射族协变于T2的“深层结构”Γ2。需要进一步强调的是：(1)理论的“深层结构”Γ尽管不是结构主义所说的那种集合-结构或模型，但它仍然具有整体性的特征，从而不是一般的科学理论陈述、概念或对象；(2)Γ不能仅仅是数学形式结构，而应该有某种形而上学的意义。对Γ的形而上学刻画则需要通过对克拉杰维斯基和尼可洛斯等的近似案例进行进一步的分析才能完成。由此也一再说明，一个理论还原模式是否恰当与它背后所持有的对科学理论本性的观念有密切的关系。
另一方面，如果理论确实具有特殊形而上学意义的“深层结构”Γ，那么Γ1=ρ(Γ2)就是一个有实质性内容的命题。笔者认为它甚至很可能是一个具有必然性的定律。这个结论在哲学上极具拓展性。特别是哲学中的还原问题除了科学理论的还原之外，更重要的是认识论与本体论上的还原，而且理论还原模式将影响到我们对认识论与本体论还原的看法。在认识论方面，本文之前提到NM的一个基本观念仍然可能坚持，即还原就是提供解释，只不过我们需要根据恰当的还原模式来修改关于科学理论解释的观念。而既然Γ1=ρ(Γ2)是一个有实质性内容的命题，甚至可能是一个定律，那么从这一点来看为理论T1提供解释就是找到一个T2以及相应的映射关系，使T1满足Γ1=ρ(Γ2)。而在本体论方面，如果根据NM，本体论的还原可以被理解为处于T2层次的对象同一于T1层次的对象，而T2层次的自然规律蕴涵T1层次的规律；但这种理解也有很多的困难，最典型的就是突现(emergence)问题。从还原命题Γ1=ρ(Γ2)出发来讨论本体论还原则很可能消除这些困难，并根据对Γ的形而上学刻画来给出对处于不同理论层次的对象与规律之间的关系的新理解。